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1、圆筒形蒸煮压力容器金属材料及焊接技术刘超锋 1 林茹 2孙新义 3( 11郑州轻工业学院河南省表界面科学重点实验室 , 河南郑州 , 450002;21新乡学院化学与环境工程学院 , 河南新乡 , 453003;31河南银鸽实业投资股份有限公司 , 河南漯河 , 462000)摘 要 : 制浆蒸煮压力容器所用金属材料包括碳钢、不锈钢和双相不锈钢。压力容器材料的失效形式有腐蚀、磨损、应力腐蚀开裂和脆性断裂等。圆筒形蒸煮压力容器的制造多数属于复合板的焊接 及热处理 , 为此需要正确制定焊接工艺和热处理工艺。蒸煮压力容器使用过程中产生的焊接接头裂 纹的焊补需要在全面检验的基础上用断裂载荷理论评定修复
2、。关键词 : 制浆 ; 圆筒形蒸煮压力容器 ; 金属材料 ; 焊接作者简介 : 刘超锋先生 ,硕士 , 副教授 ; 主要从事 材料与化学工程技术的研 究 。中图分类号 : TS73文献标识码 : A文章编号 : 0254 2508X ( 2009 ) 08 20052 205M e ta l M a ter ia ls an dIts W e ld in g Techn o logy for C y l in dr ica l Pre ssure Ve sse ls U s in g for Pu lp in gL IU Chao2feng1 , 3L IN R u2SUN X in2yi3(
3、 1. H enan P rovincia l Key L abora tory of S u rface & In terface S cience, Z hengzhou U n iversity of L igh t Industry, Z hengzhou,H enan P rovince, 450002; 2. D epa rtm en t of Environm en t Eng ineering and Chem istry, X inx iang U n iversity, X inx iang, H enan P rovince, 453003; 3. H enan Y in
4、ge Industria l Investm en t Co. , L td. , L uohe, H enan P rovince; 462000)( 3 E2m a il: zh ryng yahoo. com. cn)A b strac t: The cylind rica l p re ssu re ve sse ls u sing fo r chem ica l p u lp ing we re simp ly in troduced. M e ta l m a te ria ls fo r the cylind rica l p re ssu reve sse ls inc lud
5、e ca rbon stee l, sta in le ss stee l and dup lex sta in le ss stee l. Its fa ilu re fo rm s inc lude co rro sion, wea r, stre ss co rro sion c rack ing and b rittle frac tu re. B ecau se the m a jo r fab rica tion of the cylind rica l p re ssu re ve sse ls be longs to we ld ing and hea t trea tm en
6、 t of compo site p ane ls, the righ t we ld ing and hea t trea tm en t p roce ss shou ld be e stab lished. R ep a iring we lded jo in t c rack s of the cook ing p re ssu re ve sse ls wh ich a re in wo rk ing cond ition need s comp rehen sive a sse ssm en t te st on the ba sis of the frac tu re m ech
7、an ic s theo ry.Key wo rd s: p u lp; cylind rica l cook ing p re ssu re ve sse ls; m e ta l m a te ria ls; we ld ing化学法制浆的蒸煮器有间歇蒸煮器和连续蒸煮器。间歇蒸煮器有可旋转的蒸球和立式固定的蒸煮 锅 , 一般适合于中小型制浆厂采用 。连续蒸煮器按设 备主体的布置方式分为立式、横管式及斜管式 , 适合 于大型制浆厂。除旋转的蒸球外 , 各种蒸煮器的主体 部分多数为容积较大的圆筒形金属耐压容器 1 。正 确选择蒸煮器主体部分的金属材料 , 解决金属材料焊 接和使用中的技术问题
8、, 对于延长蒸煮器的使用寿命 非常重要 。料。例如 , 碱法蒸煮是在含氢氧化钠、硫化钠和大量碳酸钠、硫酸盐和硫代硫酸盐液体介质中 , 于 111M Pa和 175 下进行的 , 碳钢材料制成的连续蒸煮器 在焊接处通常会发生破裂。蒸煮液温度是造成破坏的 主要原因 。提高蒸煮器材料本身的耐腐蚀能力是解决此难题的主要途径。还有 , 亚硫酸盐法制浆蒸煮器筛 板会受含 SO2 、低 pH 值的冷却液及高浓度的氯化物 的腐蚀 , 以及含固体的高速腐蚀流体的严重磨损 2腐 蚀交替作用 。蒸煮设备使用 316L 不锈钢板及钛板的 寿命不超过 6 个月 , 换用双相不锈钢 Fe rra lium255 材料后
9、, 使用 115 年后仍光亮如新 。1 蒸煮器金属材料的选择碳钢一直是蒸煮设备材料的首选。蒸煮工艺的调整加速了碳钢的腐蚀 ,52需要选择性能更好的金属材收稿日期 : 2009 203 217 (修改稿 )C h ina Pu lp & Paper V o l128, N o18, 2009专题论坛较早应用双相不锈钢的西欧国家将双相不锈钢按成分分为 4组 , 把其中抗孔蚀当量 PREN 40的称为超 级双相不锈钢。自 20 世纪 80 年代后期 , 世界上安装 第一台全双相不锈钢材料蒸煮设备以来 , 造纸厂通常 将旧蒸煮设备的关键部位替换为双相不锈钢 , 同时运 用其他防腐蚀手段。造纸蒸煮器 2
10、 用双相不锈钢分 PREN 25、PR EN 30 36 (硫酸盐和亚硫酸盐法蒸煮 ) 和 PR EN 3240这 3大类。例如 , 蒸煮器可以选择瑞典 山特维克公司生产的 SA F2304 3 , 这是一种低合金双 相不锈钢 , 不含钼 , 镍含量最低。用来替代标准的奥 氏体不锈钢 304、304L、316 和 316L 的高强度、低成 本材料。北欧的制浆造纸厂压力容器几乎都用双相不 锈钢 4 。芬兰 Po ri制造厂生产的蒸煮器 5 最大容积为400 m3 , 多 数 采 用 双 相 不 锈 钢 2205 钢 , 如 UR47N (00C r25N i615Mo3N ) 、UR52N (
11、00C r25N i615Mo315CuN ) 等双相和超级双相不锈钢。采用硫酸盐法制浆 , 在连消除焊接残余应力的热处理 , 这种热处理难以做到对基层和双相不锈钢覆层的兼顾 。堆焊可以回避这 些难题 , 2205 型双相不锈钢带极堆焊 (电弧型 ) , 多采用 过 渡 层 和 复 层 的 双 层 堆 焊 , 过 渡 层 选 择309MoL ( SANDV IK 00C r23N i13Mo3 ) , 复 层 选 择SANDV IK 00C r22N i8Mo3 , 焊带规格 : 60 mm 015 mm ; 焊剂为 10 SW 。焊后采用空冷和水冷两种冷却 9 方式在 C r2Mo钢基材上带
12、极堆焊双相不锈钢 , 自然 冷 却 的 腐 蚀 率 为 811 m dd, 水 冷 的 腐 蚀 率 为712 m dd, 堆焊后采用强制水冷 , 其综合性能优于 自然冷却法 。但是此法在大型蒸煮器上的应用还未 见报道 。2 蒸煮器金属材料的失效形式造纸行业的蒸煮器在使用过程中发生爆炸的事故未见报道 , 但其他轻工行业曾发生过蒸煮器爆炸事 故 , 给制浆蒸煮器的安全性敲响了警钟 。如 1991 年2 月 9日上午 8 点 50 分 , 湖州某厂白酒车间 3#蒸煮 锅在排醪液时 , 下部锥体突然爆炸 10 。至 3 月 21 日 修复生产 , 损失产值近 130 万元 , 修理费用 868712
13、元。事故发生后该蒸煮锅下部锥体连接法兰上约 120 mm 处成环状至锯齿形断裂 , 底部几乎整圈脱落 , 断面壁厚仅剩 12 mm。该锅容积 100 m3 , 设计压力 014 M Pa, 工作温度 140 , 材质 A 3 , 介质醪液 , 于 1986年 8 月投产使用 。爆炸原因是 : 番茄干片原 料夹带泥沙对容器内壁磨损。又如某立式蒸煮锅 11 , 介质为 玉 米 糊。设 计 压 力 01605 M Pa, 设 计 温 度200 , 壳体为 Q 235 2C , 名义壁厚 10 mm。在使用过 程中 , 该蒸煮锅物料进口管上部筒壁突然撕开 1 m 多 长的纵向裂纹 , 沸腾的玉米糊喷出
14、造成了严重事故。 调查表明 , 该锅物料进口管上部筒体壁厚已经减薄至014019 mm。介质正常运行中受到障碍使之工作压力变向 , 久 而久之障碍部位形成冲刷磨损。腐蚀、磨损导致蒸煮 器局部减薄的现象在造纸行业也有报道。某纸厂蒸 煮锅 5000 mm , 壁厚 28 mm , 容积 165 m3 , 工作 压力 017 M Pa, 工作温度 180 , 材质 20 g钢 , 介质碱液、饱和蒸汽。该锅内壁护罩与进气管相连 , 沿锅 内壁一周焊接高 100 mm、宽 300 mm、钻 15 mm 孔 的罩板。此护罩把蒸汽均匀地输送进锅内。由于锅里 装的是芦苇末 , 长年运行致使护罩的孔堵塞 , 蒸
15、汽直 冲向封头 12 。该封头厚 30 mm , 加强圈厚 30 mm ,而实测冲刷磨损的厚度为 56 mm , 即差 4 mm 就会被 冲刷漏 , 且面积较大 。一旦进汽管堵塞发生爆破 , 后53 C l- 高达 8000 m g /L ,续蒸煮器中木屑预蒸时 ,316L 钢只能用 1 年 , UR47N 使用 4 年无腐蚀 。连续式蒸煮器的腐蚀较间歇式蒸煮器轻 , 常采用 304L 或316L 复合板 , 近年因磨蚀 , 应力腐蚀增加 , 换用了2205钢 , 主要用在蒸煮器的下部 。在间歇式蒸煮器 中蒸煮液 介质由 N a2 S、N a2 SO4 、N a2 CO3 、N aC l 和
16、N aOH 组成 , 目前世界上有数十台由 UR45N (相当2205 ) 和 UR47N 复合钢板或整板制造的间歇式蒸煮 器在使用 , 寿命在 10 年以上。福建青山纸业股份有 限公司 15 万 t / a 本色硫酸盐针叶木浆生产工艺采用 瑞典 KAM YR 公司的双体液相式连续蒸煮制浆工艺 。材 质 6 为其 蒸 煮 器 主 体 设 备 5600 44200 ,S IS2103 / S IS2352 , 已运行超过 10 年。海南金海浆纸业公司核心设备 制浆连续蒸解釜 7 由瑞典科瓦纳 浆纸公司引进 , 设计压力 112 M Pa, 设计温度 200, 设备 容 积 5000 m3 , 壳
17、 体 材 料 采 用 双 相 不 锈 钢 EN114462 (A ve sta 2205, 相当于 00C r22N i5Mo3N ) , 该 钢具有很高的抗应力腐蚀破裂的能力 , 而且具有很高 的机械强度。双相不锈钢价格昂贵 , 在大型设备上应用 、加 工有一定的难度 。为此 , 工程上常采用双相不锈钢的复合材料 , 一种是爆炸 复合 , 另 一种是 电弧 堆 焊 。造纸蒸煮锅用的不锈钢 2低碳钢复合钢板 8 可以采用炸药爆炸产生的能量实现不锈钢 2低碳钢的爆 炸焊接 。爆炸焊接的界面属于原子间的结合 , 结合 强度高 , 可切割 、弯曲 、压轧 、焊接热处理等冷 、热加工 , 确保不开裂
18、。但爆炸复合后板材需要进行 消除爆炸应力的热处理 , 设备制造完成后还要进行中国造纸 2009年第 28 卷第 8期 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题论坛果不堪设想 。黑龙江造纸厂制浆产量 4 万 t / a的蒸煮锅 13 是芬 兰 WAR KAU S公司制造的 , 容积 170 m3 , 由复合钢 板冷压成型 , 焊接组合而成 。其内壁为 A IS I316 耐 酸钢板 , 壁厚 3 mm , 外 壁 为 D IN 1715 锅 炉 钢 板 , 壁厚 15
19、 18 mm , 上锅口 800 mm , 锅体 4800 13200。1975 1981年用亚硫酸氢镁法蒸煮落叶松 , 废液无法利用 , 所产纸质发脆 , 不适于制作好的文化 用纸和高强度的本色包装纸。该厂改用蒸煮后期注入 氧化镁的工艺后 , 提高了锅内药液的 pH 值 , 增加了 药液的稳定性 , 减轻了蒸煮后期药液破坏 , 而且蒸 煮锅内壁的腐蚀大大减少 。1979 年发现锅体北侧上部贴附有 015 m2 的污垢 , 清除后发现已锈蚀 , 较严 重的几点用 316 焊条补焊后再经磨光效果很好 。煮好 的浆长期放在锅里将严重侵蚀锅体。该厂于 1981 年5 月改为硫酸盐法蒸煮 , 生产 3
20、 个月后 , 锅体内壁有 些灰暗。是长期使用中磨损、凉水频繁洗锅及热胀冷缩所致。20世纪 80 年代初 , 工厂进行亚钠法蒸煮 , 在一次蒸煮完放锅冷却后 , 锅体内部的滤带板已与锅 体部分脱离 , 开焊处较多 , 是因为 N a2 SO3 渣子多 , 堵塞了滤孔 , 造成滤带 、板体负荷大 , 焊接点承受不 住而开焊 。金城造纸 公 司 1# 和 2# 蒸 煮 锅 均 为 瑞 典 制 造 ,1942 年投产 , 运行使用 50 多年 。其锅皮系铆接结 构 , 内 衬 2 层 耐 酸 砖 , 容 积 1 5 3 m3 , 工 作 压 力0 16 5 M Pa, 温度 165 , 锅内介质为酸性
21、亚硫酸氢 镁和造纸植物纤维原料的混合体 , 溶液 pH 值 3 4。1996年 9 月 , 2#蒸煮锅在停用检修后 , 试煮第一罐 浆料过程中 , 筒体铆板突然出现纵向贯穿性裂纹 15 , 最深的贯穿铆板厚度 32 mm , 又查出纵向腐蚀沟 , 尺 寸均为 25 mm。材质分析表明 , 铆板系 20 F钢 , 碳 含量偏高 , 硫、磷含量亦略偏高 , 室温下该材质的室温韧性极差 。采用碳素钢内衬 00C r19N il3Mo3 , 90C r17N i14Mo3 或316L 管套 , 套管和接管间灌入环氧树脂。 4# 锅于1991年 3月通过验收 , 使用良好。天津造纸厂 220 m3 复合
22、不锈钢板蒸煮锅 , 工作 压力 0165 M Pa, 周期温度变化 65 163 , 介质 pH 值 4 5 , 锅体内径 516 m , 高 13175 m。因整体运输超宽超高 , 故除上下锥体整体交货外 , 上下球体及筒 体以成型板片交货 , 在现场焊接组的工艺装 。锅皮材 料 16 是从法国进口的 A ST41和 A IS I316L 复合不锈钢 板 , 总壁 厚 32 mm , 其 中 复 层 厚 4 mm。而 基 层A ST41 属低碳钢 , 用与母材相接近的 J427 电焊条。 过 渡 层 电 焊 条 用 瑞 典 AV ESTA 生 产 的 P5A c /D c2309Mo 或 P
23、5C r22N i14Mo3 电焊条。复层电焊条采用 与复层材料成分相同的日本产品 D 316L 或美国产品 E316L。该锅制造完成后检验结果十分满意 。某木浆厂蒸煮锅 17 , 材料为 SA F2205 , 总长度 为 50793 mm。由于运输尺寸所限 , 蒸煮锅分 4 段出厂交货。运抵现场后 , 各段分段口直径方向均出现 超差 , 其中最严重段的最大直径和最小直径相差343 mm , 已经影响到安装 。修复过程中 , 加热双相 不锈钢一定要控制最高温度 350 , 否则会出现脆性 相或有碳化物析出 , 大大减弱材料的力学性能。公称直径为 5800 mm 的筒体 , 返修后最大内径为 5
24、850 mm , 最小内径为 5730 mm , 椭圆度为 2 % , 局部变形 对设备结构强度影响不大 , 不会因为局部应力过大而 影响到安全 , 修复以及安装后的水压试验使椭圆形截 面趋向圆形 , 局部应力不均匀得到释放 , 能满足使用要求。该蒸煮锅现场组焊 , 水压试验合格后投入正常 使用。福建省工业设备安装有限公司 18 的蒸煮塔现场 组焊技术获得第二届 “中国安装之星 ”奖。该连续 蒸煮塔设计压力 1105 M Pa, 容积 875 m3 , 操作介质为 N aOH 和 木 片 , 设 计 温 度 200 , 壳 体 材 质 为2103 201 (与 16M nR 相似 ) 。其中
25、, 需热处理部分高 度为 35455 mm。该设备由瑞典 KAM YR 公司压制好 弧形壳板 , 再在现场拼装组焊。塔体热处理部分分成5 个制作段 , 每段高度 815 m , 分别在现场电加热炉内进行热处理。热处理最高温度 585 , 热处理温升 速度为 40 / h。热处理前后硬度平均降低 514 % 810 % ; 该塔体分段热处理试板已经获 KAM YR 公司 试验认可 , 符合瑞典 SSO6145110 E标准。某纸业公司连续蒸煮塔 19 现场组对安装 , 其材质为 20 g + 1C r18N i9 Ti。在试焊时 , 该复合板过渡层 中易产生裂纹 , 最后选用抗裂性较强的 312
26、或 410C h ina Pu lp & Paper V o l128, N o18, 20093 蒸煮器金属材料的焊接及热处理1989 年 , 广州造纸有限公司化浆车间增设100 m3 的 4#的蒸煮锅 15 。4#蒸煮锅锅壳体采用1 台20 g钢板分段分片制造 , 然后在现场焊接组装成整体 , 锅内壁衬耐酸耐温砖。其设计压力 019 M Pa, 设计温度180 , 操作介质为亚硫酸钙蒸煮液 (具有强烈的腐 蚀性和 SO2 的刺激气味 ) , 腐蚀裕量 3 mm , 焊接系数0185。上下锅口部件 , 分别预先焊成整体 , 经热处理消除应力 ,的保护环 ,54上下锅口设有耐酸不锈钢制成的带加
27、强筋用螺钉固定在相应的法兰面上 ,接管管口 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题论坛A307低氢型焊条手工电弧焊 , 选用 AX2500 S 焊机 ,直流反接 , 焊接电流为 80 100 A 或 100 110 A ,焊接电压为 20 24 V 或 22 26 V , 焊接速度 300 350 mm / s, 过渡层焊接选用多人分段对称焊接 , 采 用短弧操作 , 焊条在坡口两侧稍作停留 , 进行多层多 道焊接。层间温度严格控制在 350 左右 , 直至焊接结
28、束 , 收弧时填满弧坑 , 焊后对过渡层外观检验 , 无 表面缺陷 , 并经 100 %着色检验也未发现焊缝裂纹 。 该装置自 1999年投用后效果良好。云南云景林纸股份有限公司 , 在纤维生产线对外 国际招标期间 , 曾接到一份标书提出卡米尔连续蒸煮 器全部采用复合不锈钢板制作 , 而另一份标书提出蒸煮器采用碳钢衬里 20 的构想 , 即蒸煮器由碳钢材料 制成 , 内部上下各衬不锈 钢板以 防腐 蚀 , 后者 中 标 。连续蒸煮器复合不锈钢板和碳钢衬里相比 , 复 合不锈钢板蒸煮器材料费用比采用不锈钢衬里碳钢 蒸煮器要高出 1 倍 。不锈钢衬里碳钢蒸煮器焊接时必须十分准确仔细 , 以免 出现
29、泄 漏 , 焊接 工作 量 大 , 费时费工 , 安装 、运输费用高 , 且存在腐蚀现 象 。复合不锈钢蒸煮器的使用比不锈钢衬里的碳钢 蒸煮器更加可靠 。思茅 纸 厂 的 连 续 蒸 煮 锅 21 223 是 从 芬 兰 AH IS2TROM 公司引进 、按美国 A SM E锅炉压力容器规范第 卷第一分册制造和组装的专利压力容器 , 用日本产30 mm。控制裂纹的工艺措施为组对纵焊缝时 , 将点固焊前的预热温度提高到 150 200 , 并对点固 焊点进行后热。焊接前用角向磨光机将点固焊起始、 结束点的焊缝和母材进行修磨后再焊接 , 有效地控制 了横向裂纹的产生。焊接环焊缝外坡口前 , 根部适
30、当 刨宽至 15 18 mm , 焊接时电流降至 450 500 A 或 将焊接速度降低 1 2 档 , 改善了熔池金属的结晶 条件并减少了焊接应力 , 裂纹便不再出现 。其中 , 热处理热源采用 NJ 型框架式电加热器分置于筒体 内 , 利用热辐射和热空气对流加热 。热处理后该设 备焊缝的冲击功远远高于 27 J , 侧弯 100 未发现任 何裂纹 。4 蒸煮器金属焊接接头裂纹的焊补福建省青州造纸厂制浆车间 2#蒸煮锅是 1958 年由上海船舶修造厂制造 , 于 1970 年投运。 1989 年10 12 月 , 三明市锅检所与机电部合肥通用所 24 对2#蒸煮锅进行检测 , 并进行安全评定
31、。2#蒸煮锅锅体 材质 CT2 , 由 39 块成型钢板拼焊而成 , 共有十字焊 缝 7 处 , 内外部均用手工焊 , 焊后未消除应力 , 工作 压力 018 M Pa, 设 计 温 度 180 , 工 作 介 质 N aS、 N aOH、有机 硫 化 物、蒸 汽 、木 浆、甲 硫 醇、少 量3H2 S, 容积 110 m 。操作条件 :锅内 , 同时加入碱液 (N aOH ,一定规格的木片装入N aS) , 在密闭的条件SA 516 270 钢 制 造 , 设 备 高 50175m , 本 体 直 径 为下通入蒸汽 , 经过 165 m in 左右 , 温度升至 170 ,压力升至 0172
32、 M Pa, 蒸煮 60 m in 左右结束并喷放出 浆 , 使锅内处于常压 , 温度随即下降 , 紧接着又进行下一操作循环。按每天蒸煮 4锅纸浆计算 , 该锅使用 累计约 3万锅次。检测表明 , 锅内焊缝表面蚀坑最大 深度可达 512 mm 左右 , 锅内 4 条环缝的表面裂纹最 深达 5 mm , 在锅体外表面环缝两侧热影响区附近板 材 7 处表面裂纹状缺陷为树叉或弧叉形状 , 打磨后深 度超过 13 mm。锅体内外壁的焊缝 、热影响区 , 母材 实测硬度值基本符合 A 3 类钢标准 , 超探发现的 129 处缺陷经疲劳分析计算 , 允许存在 。蒸煮锅外壁 3 处 因表面裂纹打磨消除后留下
33、较深沟槽 , 焊补选用 J427、312 焊条 , 焊接电流为 116 140 A , 电压为2124 V , 电流为直流反接 , 并在施焊时采用短弧操 作 , 焊前进行 180 的预热处理 , 焊后进行 200 的 后热消氢处理 , 时间为 60 m in左右。焊后检验合格 , 并经水压试验无异常变化。2#蒸煮锅经过检验及断裂载荷学评定修复 , 4 年来 ( 1989 1993 年 ) 没有出现缺陷的加深或扩展 25 。换新锅需要 200 万元 , 而 安全评定与修复的费用为 50万元左右 。553350 4420 mm , 壁 厚 22 36 mm , 顶 部 材 料 为SA 516 27
34、0 + 304 2L 复合钢板 , 制造成段 , 其余部分为SA 516 270 , 分别制造成 2 段和 29 片运抵现场 , 在现 场组对焊接后整体热处理。需要焊接厚度 32 mm 及36 mm 的纵缝 29 条 , 厚度为 22 36 mm 的环缝 12 条 , 焊缝总长 20713 m。纵焊缝采用焊剂垫上双面埋 弧自动焊 , 部分环焊缝内坡口采用手工电弧焊封底 ,埋弧自动焊盖面 ; 其余焊缝用手工电弧焊焊接 。埋弧 自动焊采用 410 的 O K12122 焊丝和 O KFLUX10170 焊剂 , 焊剂使用前经过 300 、2 h 烘干 。手工电弧 焊采用 E7016 (A SM E
35、 SFA 511 ) 焊条 , 焊条使用前经300350 、115 h 烘干 , 使用时经过 100 预热 。纵缝焊接时 , 先焊内坡口 , 焊接后在部分内纵焊缝表 面发现垂直于焊缝的横向裂纹。有的裂纹在第一层焊 缝焊接后即产生 , 裂纹从焊缝中心开始 , 长度 4 6 mm , 有的裂纹在盖面后发现 , 长达 615 mm , 已扩 展到母材上 。裂纹出现在点固焊位置 , 最多时在一条纵焊缝上发现 4 条横向裂纹。在焊接外坡口内第一层焊缝时 , 焊缝表面发现间断性纵向裂纹 , 裂纹长中国造纸 2009年第 28 卷第 8期10 1994-2013 China Academic Journal
36、 Electronic Publishing House. All rights reserved. 专题论坛金城造纸总厂于 1991 年引进一台奥地利产不锈钢二手蒸煮锅 26 。该锅于 1977年制造 , 1987年因造 纸工艺更换而被淘汰 , 设计压力 110 M Pa, 设计温度190 , 容积 225 m3 , 工作介质酸性亚硫酸氢镁和造 纸植物纤维的混和物 。1991 年 10 月 , 锦州锅检所对 该设备检验发现 , 在第一筒节和第二筒节连接的环焊缝上有 14 mm 长的内部裂纹 ; 第二筒节和第三筒节 连接处的丁字缝附近有 50 mm 长裂纹性缺陷 。裂纹 缺陷影响该设备的安全使
37、用。经厂方、北京钢铁研究 总院及劳动部门共同研究 , 决定对缺陷挖补 。进口蒸 煮锅是成品锅 , 没有可做工艺评定的材料 , 从原始技 术资料入手 , 查出罐件外接管材质与罐体材质相同 ,为德国标准 D IN , WN r4583 中的 X l0C rN iMoN 6 21812 不锈钢 , 因而从罐体外接管取下一段 , 作为评定试板 取样。该厂选用北京钢铁研究总院生产的 D316L 超 低碳不锈钢焊条焊接 , 修复工作于 1992年 9 月结束 。 锦州市锅检所对修复部位进行探伤 , 水压试验一次合格。该设备经修复后安全运行 4年多。择 J . 国际造纸 , 2000 , 19 ( 1 )
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40、4 15 3温和秀. 220 m 不锈复合钢板蒸煮锅的制造 J . 天津造纸 ,1983 ( 3 ) : 107.谢常欢. 双相不锈钢蒸煮锅椭圆度超标的现场修复 J . 压力容 器 , 2003 , 20 ( 1 ) : 52.齐家良. 蒸煮塔在电加热炉内分段热处理工艺 J . 安装 , 2003 ( 2 ) : 14.王伟滨 , 刘桂双. 不锈钢复合板过渡层的焊接 J . 化工装备技术 , 2005 ( 2 ) : 45.田 地. 连续蒸煮器复合不锈钢板和碳钢衬里的比较 J . 造纸 信息 , 2002 ( 1 ) : 25.罗 保. SA516 270 钢的焊接裂纹 J . 电焊机 , 1
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42、能 , 又要考虑耐腐蚀性能。复合钢板的基层可以 保证制浆蒸煮压力容器的力学性能 , 复合层可以满足 耐腐蚀的要求。复合钢板的焊接和热处理工艺要求较 高。圆筒形蒸煮压力容器在使用过程中由于工艺参数 的改变导致焊接接头裂纹的焊补需要在全面检验的基 础上在断裂载荷学理论指导下进行 。 18 19 20 21 22 参 考 文 献 1 王铁松 , 黄德山. 造纸企业中的危险有害因素分析 J . 轻工机 械 , 2007 , 25 ( 6 ) : 11. 2 何德孚 , 曹志 , 蔡新强 , 等. 焊缝金属中的二次相析出及对双 相不锈钢焊管性能的影响 (上 ) J . 焊管 , 2004 , 27 (
43、5 ) : 27. 3 姚佩贤. 山特维克双相不锈钢的性能与焊接技术 ( 1 ) J . 化肥 设计 , 2005 , 43 ( 5 ) : 62. 4 李平瑾 , 王观东 , 胡积胜 , 等. 不锈钢在压力容器中的应用及焊 接技术 (一 ) J . 压力容器 , 2003 , 20 ( 7 ) : 39. 5 李 青 , 李 刚. 制浆造纸工业中的腐蚀问题及耐腐蚀材料的选 23 24 25 26 J . 辽宁工学院学报 , 1996 , 16 ( 4 ) : 46.(责任编辑 :马 忻 )欢迎订阅56欢迎投稿欢迎刊登广告C h ina Pu lp & Paper V o l128, N o18, 2009 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. CPP